CN112344780A - 煤堆散热热量再利用系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种煤堆散热热量再利用系统及方法，所述系统包括换热腔体、至少一个热管换热器、冷水进水管路和热水出水管路；所述热管换热器包括热端以及与所述热端相连的冷端，所述热端用于插置在煤堆中，所述冷端穿设在所述换热腔体中；所述冷水进水管路与所述换热腔体的冷水进水口相连通，所述热水出水管路与所述换热腔体的热水出水口相连通。一方面可以降低煤场煤堆内部温度，防止由于煤堆内部自然氧化、热量聚集不能及时散溢导致的煤堆自燃现象发生，既降低了安全风险也减小了燃煤损耗。另一方面可以将煤堆内部热量吸收形成热水后可再加以利用，提高了能量利用效率，在增强煤场安全性的同时降低了能量损耗，提高了企业经济效益。

Description

煤堆散热热量再利用系统及方法

技术领域

本公开属于煤堆热量回收技术领域，具体涉及一种煤堆散热热量再利用系统及方法。

背景技术

众所周知，火力发电厂、钢厂、铝厂等大型工业企业的主要原料之一是煤炭。为了保证用煤，一般都建有一个或多个贮煤场，基本为露天堆放。这样煤与空气的接触，风化使煤的质量变坏，还会经常发生煤堆发热和自燃现象。普遍认为，煤的自燃是由煤氧复合作用而产生的。当煤体与空气接触后，空气中的氧便会随着空气的流动而进入煤体内部。平衡状态被破坏的煤表面分子与氧气接触，形成新的平衡状态，迅速与氧发生物理吸附、化学吸附及化学反应等一系列变化，产生并放出热量。当煤体释放的热量大于向环境散失的热量时，热量积聚使煤体温度上升，最终便导致煤体发生自燃等不安全事故。做好大型煤场的燃煤防自燃工作，一方面保障了企业生产安全的底线，另一方面也降低燃煤煤量损耗提高了能量利用效率，这是所有大型煤场的主要工作之一。

因此，如何设计一种可用于防止煤场自燃的大型煤场煤堆自然散热热量再利用方法及系统成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种煤堆散热热量再利用系统及方法。

本公开一方面，提供一种煤堆散热热量再利用系统，所述系统包括换热腔体、至少一个热管换热器、冷水进水管路和热水出水管路；

所述热管换热器可移动地穿设在所述换热腔体中，所述热管换热器包括热端以及与所述热端相连的冷端，所述热端用于选择性地插置在煤堆中，所述冷端穿设在所述换热腔体中；

所述冷水进水管路与所述换热腔体的冷水进水口相连通，所述热水出水管路与所述换热腔体的热水出水口相连通。

在一些可选地实施方式中，所述系统包括多个热管换热器，所述多个热管换热器沿所述换热腔体的长度方向间隔设置。

在一些可选地实施方式中，所述系统还包括至少一个防水密封件，所述热管换热器通过对应的所述防水密封件与所述换热腔体密封连接。

在一些可选地实施方式中，所述系统还包括至少一个驱动机构，所述驱动机构与对应的所述热管换热器相连，以驱动所述热管换热器移动。

在一些可选地实施方式中，所述驱动机构采用液压拉杆。

在一些可选地实施方式中，所述系统还包括冷水调节阀门、冷水流量传感器、热水调节阀门以及热水流量传感器；

所述冷水调节阀门和所述冷水流量传感器依次串接在所述冷水进水管路上；

所述热水调节阀门和所述热水流量传感器依次串接在所述热水出水管路上。

在一些可选地实施方式中，所述系统还包括冷水温度传感器和热水温度传感器，所述冷水温度传感器串接在所述冷水进水管路上，所述热水温度传感器串接在所述热水出水管路上。

在一些可选地实施方式中，所述系统还包括冷水压力传感器和热水压力传感器，所述冷水压力传感器串接在所述冷水进水管路上，所述热水压力传感器串接在所述热水出水管路上。

本公开的另一方面，提供一种煤堆散热热量再利用方法，所述方法采用前文记载的所述的系统，所述方法包括：

将各热管换热器的热端插置在煤堆中、将冷水进水管路与冷水源连通以及将热水出水管路与换热站或用户端连通；

利用所述冷水进水管路向换热腔体提供冷水；

各所述热管换热器的热端吸收来自煤堆的自然散热热量，并由所述热管换热器的冷端将所述换热腔体内的冷水加热；

利用所述热水出水管路将加热产生的热水输送至所述换热站或所述用户端。

在一些可选地实施方式中，所述方法还包括：

通过冷水调节阀门和热水调节阀门，分别调整冷水和热水流量，以调整热水品质；和/或，

通过冷水温度传感器、冷水流量传感器、热水温度传感器以及热水流量传感器所获得的冷水温度、冷水流量、热水温度以及热水流量，得到冷水吸热量的对比，预判煤堆内是否发生自燃，以及时调整水流量加大吸热力度防止煤堆内部自燃发生；和/或，

通过冷水压力传感器和热水压力传感器所获得的冷水压力数据和热水压力数据，分别判断冷水进水管路和热水出水管路内是否存在管路阻塞情况。

本公开实施例的煤堆散热热量再利用系统方法，利用热管式换热器将大型煤场内部自然氧化等放热反应中产生的热量收集并将加热后的热水输送至热水用户或换热站进行再利用，一方面可以降低煤场煤堆内部温度，防止由于煤堆内部自然氧化、热量聚集不能及时散溢导致的煤堆自燃现象发生，既降低了安全风险也减小了燃煤损耗。另一方面可以将煤堆内部热量吸收形成热水后可再加以利用，提高了能量利用效率，在增强煤场安全性的同时降低了能量损耗，提高了企业经济效益。

附图说明

图1为本公开一实施例中煤堆散热热量再利用系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。

如图1所示，一种煤堆散热热量再利用系统100，所述系统100包括换热腔体110、至少一个热管换热器、冷水进水管路120和热水出水管路130。所述热管换热器可移动地穿设在所述换热腔体110中，所述热管换热器包括热端141以及与所述热端141相连的冷端142，所述热端141用于选择性地插置在煤堆200中，所述冷端142穿设在所述换热腔体110中，所述冷水进水管路120与所述换热腔体110的冷水进水口相连通，所述热水出水管路130与所述换热腔体110的热水出水口相连通。

具体地，如图1所示，在煤堆200堆放完成后，驱动热管换热器移动，使得热管换热器的热端141插置在煤堆200中，并将冷水进水管路120与冷水源连通，将热水出水管路130与换热站或用户端连通。这样，热管换热器的热端141可以将煤堆200内部自然氧化等放热反应产生的热量吸收，并经由热管传热介质传导至热水换热器的冷端142，热管换热器的冷端142将热量交换给换热腔体110内的冷水，以对冷水进行加热，加热后的热水经由热水出水管路输送至用户端或换热站。在需要取用煤堆200时，可以驱动热管换热器移动，将热管换热器的热端141从煤堆200中脱离，例如，可以将热管换热器的热端141拉至地下等，从而可以完成煤堆200的取用。

本实施例的系统，利用热管式换热器将大型煤场内部自然氧化等放热反应中产生的热量收集并将加热后的热水输送至热水用户或换热站进行再利用，一方面可以降低煤场煤堆内部温度，防止由于煤堆内部自然氧化、热量聚集不能及时散溢导致的煤堆自燃现象发生，既降低了安全风险也减小了燃煤损耗。另一方面可以将煤堆内部热量吸收形成热水后可再加以利用，提高了能量利用效率，在增强煤场安全性的同时降低了能量损耗，提高了企业经济效益。

示例性的，如图1所示，所述系统100包括多个热管换热器，所述多个热管换热器沿所述换热腔体110的长度方向间隔设置。例如，该多个热管换热器可以沿所述换热腔体110的长度方向等间隔设置，或者，该多个热管换热器也可以沿所述换热腔体110的长度方向非等间隔设置，例如，该多个热管换热器之间的间隔可以先增大或减小，或先减小后增大等等，本实施例对此并不限制。

示例性的，如图1所示，所述系统100还包括至少一个防水密封件(图中并未示出)，所述热管换热器通过对应的所述防水密封件与所述换热腔体110密封连接。这样，可以通过所设置的防水密封件防止热管换热器在换热腔体110内推送时出现漏水情况。

在一些可选地实施方式中，所述系统100还包括至少一个驱动机构150，所述驱动机构150与对应的所述热管换热器相连，以驱动所述热管换热器移动。

需要说明的是，对于驱动机构的具体结构并没有作出限定，例如，驱动机构可以采用液压拉杆，当然，除此以外，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他一些驱动机构，本实施例对此并不限制，例如，还可以采用齿轮齿条传动机构，或者也可以采用曲柄滑块机构等等，本实施例对此比不限制。

示例性的，如图1所示，所述系统100还包括冷水调节阀门M1、冷水流量传感器F1、热水调节阀门M2以及热水流量传感器F2。所述冷水调节阀门M1和所述冷水流量传感器F1依次串接在所述冷水进水管路120上。所述热水调节阀门M2和所述热水流量传感器F2依次串接在所述热水出水管路130上。

本实施例的系统，可以通过所设置的冷水调节阀门、冷水流量传感器、热水调节阀门以及热水流量传感器，对进出口冷热水的水流量的调整来调控热水品质。

示例性的，如图1所示，所述系统100还包括冷水温度传感器T1和热水温度传感器T2，所述冷水温度传感器T1串接在所述冷水进水管路120上，所述热水温度传感器T2串接在所述热水出水管路130上。

本实施例的系统，通过冷水温度传感器、冷水流量传感器、热水温度传感器以及热水流量传感器所获得的冷水温度、冷水流量、热水温度以及热水流量，得到冷水吸热量的对比，以计算得出，预判煤堆内是否发生自燃，以及时调整水流量加大吸热力度防止煤堆内部自燃发生。

示例性的，如图1所示，所述系统100还包括冷水压力传感器P1和热水压力传感器P2，所述冷水压力传感器P1串接在所述冷水进水管路120上，所述热水压力传感器P2串接在所述热水出水管路130上。

本实施例的系统，通过冷水压力传感器和热水压力传感器所获得的冷水压力数据和热水压力数据，可以分别判断冷水进水管路和热水出水管路内是否存在管路阻塞情况，以便后续采取维护措施。

示例性的，如图1所示，所述系统100还包括加压水泵B，所述加压水泵B串接在所述冷水进水管路120上，以通过该加压水泵B将冷水源内的水泵送至冷水进水管路120内。

本公开的另一方面，提供一种煤堆散热热量再利用方法，所述方法采用前文记载的所述的系统，系统结构具体可以参考前文相关记载，在此不作赘述。所述方法包括：

将各热管换热器的热端插置在煤堆中、将冷水进水管路与冷水源连通以及将热水出水管路与换热站或用户端连通；

利用所述冷水进水管路向换热腔体提供冷水；

各所述热管换热器的热端吸收来自煤堆的自然散热热量，并由所述热管换热器的冷端将所述换热腔体内的冷水加热；

利用所述热水出水管路将加热产生的热水输送至所述换热站或所述用户端。

本实施例的方法，利用热管式换热器将大型煤场内部自然氧化等放热反应中产生的热量收集并将加热后的热水输送至热水用户或换热站进行再利用，一方面可以降低煤场煤堆内部温度，防止由于煤堆内部自然氧化、热量聚集不能及时散溢导致的煤堆自燃现象发生，既降低了安全风险也减小了燃煤损耗。另一方面可以将煤堆内部热量吸收形成热水后可再加以利用，提高了能量利用效率，在增强煤场安全性的同时降低了能量损耗，提高了企业经济效益。

在一些可选地实施方式中，所述方法还包括：

通过冷水调节阀门和热水调节阀门，分别调整冷水和热水流量，以调整热水品质。

通过冷水温度传感器、冷水流量传感器、热水温度传感器以及热水流量传感器所获得的冷水温度、冷水流量、热水温度以及热水流量，得到冷水吸热量的对比，观察煤堆内部放热反应的放热程度，预判煤堆内是否发生自燃，以及时调整水流量加大吸热力度防止煤堆内部自燃发生。

通过冷水压力传感器和热水压力传感器所获得的冷水压力数据和热水压力数据，分别判断冷水进水管路和热水出水管路内是否存在管路阻塞情况。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤堆散热热量再利用系统，其特征在于，所述系统包括换热腔体、至少一个热管换热器、冷水进水管路和热水出水管路；

所述热管换热器可移动地穿设在所述换热腔体中，所述热管换热器包括热端以及与所述热端相连的冷端，所述热端用于选择性地插置在煤堆中，所述冷端穿设在所述换热腔体中；

所述冷水进水管路与所述换热腔体的冷水进水口相连通，所述热水出水管路与所述换热腔体的热水出水口相连通。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括多个热管换热器，所述多个热管换热器沿所述换热腔体的长度方向间隔设置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括至少一个防水密封件，所述热管换热器通过对应的所述防水密封件与所述换热腔体密封连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括至少一个驱动机构，所述驱动机构与对应的所述热管换热器相连，以驱动所述热管换热器移动。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述驱动机构采用液压拉杆。

6.根据权利要求1至5任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括冷水调节阀门、冷水流量传感器、热水调节阀门以及热水流量传感器；

所述冷水调节阀门和所述冷水流量传感器依次串接在所述冷水进水管路上；

所述热水调节阀门和所述热水流量传感器依次串接在所述热水出水管路上。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括冷水温度传感器和热水温度传感器，所述冷水温度传感器串接在所述冷水进水管路上，所述热水温度传感器串接在所述热水出水管路上。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括冷水压力传感器和热水压力传感器，所述冷水压力传感器串接在所述冷水进水管路上，所述热水压力传感器串接在所述热水出水管路上。

9.一种煤堆散热热量再利用方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1至8任一项所述的系统，所述方法包括：

将各热管换热器的热端插置在煤堆中、将冷水进水管路与冷水源连通以及将热水出水管路与换热站或用户端连通；

利用所述冷水进水管路向换热腔体提供冷水；

各所述热管换热器的热端吸收来自煤堆的自然散热热量，并由所述热管换热器的冷端将所述换热腔体内的冷水加热；

利用所述热水出水管路将加热产生的热水输送至所述换热站或所述用户端。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过冷水调节阀门和热水调节阀门，分别调整冷水和热水流量，以调整热水品质；和/或，

通过冷水温度传感器、冷水流量传感器、热水温度传感器以及热水流量传感器所获得的冷水温度、冷水流量、热水温度以及热水流量，得到冷水吸热量的对比，预判煤堆内是否发生自燃，以及时调整水流量加大吸热力度防止煤堆内部自燃发生；和/或，

通过冷水压力传感器和热水压力传感器所获得的冷水压力数据和热水压力数据，分别判断冷水进水管路和热水出水管路内是否存在管路阻塞情况。

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